全自动相控阵超声波检测结果的影响因素

　　1　前言

　　在西气东输管道工程的环境缝检测中,全自动相控阵超声波检测技术(简称AUT)得到了广泛应用。其在检测效率、检测成本、安全环保等方面大大优于RT检测,但由于受到的影响因素较多,AUT检测质量具有很大的波动性。一方面表现在缺陷检出率中:在现场检测中经常出现RT与AUT检测结果的不一致,甚至对AUT具有优势的“坡口未熔合”这样的缺陷,有时在RT底片上可以清晰的识别,但在AUT扫查图中却无法看到。另一方面表现在对缺陷的定量、定位上:缺陷返修中,常发现仪器显示位置与缺陷在焊缝中的实际位置有较大误差。造成这些情况的出现是由于试块精度、检测环境温度、探头轨道位置等因素的影响。本文根据实际经验对这些影响因素及其它一些应注意的问题进行分析,并提出控制或改进措施。

　　2　对比试块精度的影响

　　试块上的模拟缺陷(平底孔或槽)的精度是影响缺陷检出率的主要因素。平底孔的角度、底面形状、位置决定了设定的声束是否能扫查到缺陷。如图1所示,正确的平底孔在坡口线上,与坡口线一致(未熔合缺陷也与坡口线一致)。根据正确的平底孔位置设置的主声束1总是能垂直指向坡口,从而扫查到未熔合缺陷,并且缺陷信号无杂波,分辨力高。如果平底孔角度改变,由此得到的主声束角度会偏离缺陷(见图2),引起缺陷漏检或得到的回波信号较低。如果平底孔表面成尖角等不规则状,会引起设置增益过高,杂波频繁出现,信噪比降低,无法分辨缺陷。

　　解决措施:使用AUT设备对试块进行测试。虽然试块出厂会有合格证及测试报告,仍然需要检测人员对试块进行测试。根据试块设计图纸上注明的平底孔角度、高度,按照理想的设置方法进行调试,如果在不改变角度或角度改变很小的情况下得到合格的扫查图,证明试块的加工精度达到要求。如果角度改变很大(超出标准规定)才能得到合格的校准扫查图或无法得到合格的校准扫查图,说明试块不合格,需要重新加工或制作新的试块。

　　3　环境温度对扫查结果的影响

　　现场检测中,如果试块校准时的温度(试块表面温度)与焊缝扫查时的温度(焊缝表面温度)相差较大时会出现漏检或缺陷定量不准。如图3所示,当温度改变时,会影响到声波在楔块和焊缝中的传播速度,改变传播角度,使本应该扫查到的缺陷无法检测到或只扫查到一部分。检测标准中一般规定温差控制在±10℃。

　　控制措施:早、中、晚野外温度相差很大以及试块与焊缝温差大是主要因素。因此现场检测时应使试块与焊缝温度保持在相同的温度区间内。可以将试块与焊缝处于相同的环境中,随焊缝温度的变化而变化,使“试-缝”温度变化始终保持在标准允许的范围内。在焊缝表面浇水降温的做法不可取,因为浇水虽能在短时间内降低焊缝表面的温度,但对焊缝内部的温度改变不大,仍不能保证检测质量。